CN106747154A - 一种钙华地质用修补剂、修补液及其修补液的应用 - Google Patents

一种钙华地质用修补剂、修补液及其修补液的应用 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种钙华地质用修补剂，包括下述重量份的组分：钙华基料65～87份，石灰5～30份和石膏1～5份。本发明采用的钙华基料与被修补地质环境相容性良好，实现对钙华地质原位无损无污染的修补，修复效率高且修复后强度高。本发明所提供的钙华地质用修补剂可用于钙华风景区地表彩池边石坝坍塌区域、大缝隙的修补，也可用于钙华地质的修补，针对性强。本申请实施例的结果表明，本发明提供的钙华地质用修补剂能够实现对钙华地质的原位修补，钙华地质用修补剂使用过程中，抗压强度可达到18MPa。

Description

一种钙华地质用修补剂、修补液及其修补液的应用
技术领域
本发明涉及地质修复技术领域，特别涉及一种钙华地质用修补剂、修补液及其修补液的应用。
背景技术
钙华是富含碳酸氢根的地表水，在适当的物理、化学或生物条件，接近和/或露出于地表时，因二氧化碳大量逸出而形成的碳酸钙华学沉淀物。这些沉淀物随水流的游移和水循环系统的变化而变迁，形成钙华景观，如钙华边石坝彩池、钙华滩流、钙华瀑布和钙华塌陷洞等。作为一种特殊的岩溶地貌类型，在其不断形成的同时，受常态侵蚀的影响，同样面临着景观的演化-退化现象，其中钙华边石坝的坍塌或不稳固现象较为严重。
用于钙华边石坝的维护或者修补的修补剂，需要重点考虑钙华原有的地质特点的保持，但是常规水利工程岸坡的维护或修补用材料如加筋混凝土与钙华地质生态相容性差，难以保证边石坝修补用材料与钙华颜色、密度和渗透系数保持一致，造成钙华原本特质的破坏。例如，中国专利CN103526720公开了一种钢筋混凝土预制桩式丁坝施工工法，采用钢筋砼板桩作为丁坝基础替代堆石丁坝，自身能够在涌潮及洪水冲刷作用下维持稳定，能更好的承受涌潮的冲击，但是所引入的提高加固材料稳定性的钢筋会对地质原有地貌造成永久性破坏。
发明内容
本发明的目的在于提供一种钙华地质用修补剂、修补液及其修补液的应用，本发明提供的修补剂与钙华地质生物相容性好，不引入破坏性成分，保持地质原貌，实现对钙华地址的原位修补。
本发明提供了一种钙华地质用修补剂，包括下述重量份的组分：钙华基料65～87份，石灰5～30份和石膏1～5份。
优选的，所述钙华基料的粒径为500～1000μm。
优选的，所述石灰的粒径为700～1400μm，所述石膏的粒径为500～1400μm。
优选的，所述石膏为改性石膏。
本发明提供了一种钙华地质用修补液，包括上述技术方案所述的修补剂和水，所述修补剂和水的质量比为(85～92)：(8～15)
本发明提供了一种上述技术方案所述的钙华地质用修补液在钙华地质边石坝修补中的应用，包括：将所述钙华地质用修补液对钙华地质边石坝进行原位版筑。
本发明还提供了一种上述技术方案所述的钙华地质用修补液在钙华地质边石坝修补中的应用，包括：将所述钙华地质用修补液压制成砌砖后对钙华地质边石坝进行修补。
优选的，所述砌砖按照以下步骤制备得到：
(1)压制所述修补液，得到砌砖初品；
(2)干燥所述步骤(1)得到的砌砖初品，得到砌砖。
优选的，步骤(1)所述压制的压力为5～40MPa。
本发明提供了一种钙华地质用修补剂，包括下述重量份的组分：钙华基料65～87份，石灰5～30份和石膏1～5份。本发明采用的钙华基料与被修补地质环境相容性良好，实现对钙华地质原位无损无污染的修补，修复效率高且修复后强度高；石膏的加入，以其在固化过程中的膨胀效果，增加对损坏处的填充，同时石膏的膨胀性促进钙华基料更好地与被修补基体的接触，提高修补效率；并且石膏的膨胀作用促进石灰与水体中的碳酸根反应生成碳酸钙实现对钙华基料颗粒间的胶结作用，进一步促进钙华基料的修补作用；石灰与水中的碳酸根反应生成碳酸钙实现对钙华基料颗粒间的胶结作用，随时间的延长修补剂与被修补地质相容性增加，进一步促进钙华基料对缝隙的修补作用；本发明所提供的钙华地质用修补剂可用于钙华风景区地表彩池边石坝大缝隙的修补，也可用于钙华地质的修补，针对性强。本申请实施例的结果表明，本发明提供的钙华地质用修补剂能够实现对钙华地质的原位修补，钙华地质用修补剂使用过程中，抗压强度可达到18MPa。
进一步的，钙华、石灰、石膏，粒径均匀且范围接近，可用于不同大小缝隙的修补。
本发明提供的包括钙华地质用修补剂和水的修补液可直接用于钙华边石坝的修补，也可制备成砌砖后，用于边石坝的修补，使用方便，提高修补效率。
具体实施方式
本发明提供了一种钙华地质用修补剂，包括下述重量份的组分：钙华基料65～87份，石灰5～30份和石膏1～5份。
本发明采用的钙华基料与被修补地质环境相容性良好，实现对钙华地质原位无损无污染的修补，修复效率高且修复后强度高；石膏的加入，以其在固化过程中的膨胀效果，增加对损坏处的填充，同时石膏的膨胀性促进钙华基料更好地与被修补基体的接触，提高修补效率；并且石膏的膨胀作用促进石灰与水体中的碳酸根反应生成碳酸钙实现对钙华基料颗粒间的胶结作用，进一步促进钙华基料的修补作用；石灰与水中的碳酸根反应生成碳酸钙实现对钙华基料颗粒间的胶结作用，随时间的延长修补剂与被修补地质相容性增加，进一步促进钙华基料对缝隙的修补作用；本发明所提供的钙华地质用修补剂可用于钙华风景区地表彩池边石坝大缝隙的修补，也可用于钙华地质的修补，针对性强。
本发明提供的钙华地质用修补剂，以重量份计，包括65～87份的钙华基料，优选为70～85份，更优选为75～80份。在本发明中，所述钙华基料的粒径优选为500～1000μm，进一步优选为600～700μm。在本发明中，所述钙华基料优选为钙华地质上的物料；在本发明中，所述钙华基料优选为废弃钙华，以废弃钙华为基料，在保证材料的环境友好性前提下，又实现了对废弃钙华的资源利用。
当选用废弃钙华时，本发明优选粗碎所述废弃钙华后除杂，再超细加工。在本发明中，所述粗碎优选为采用粉碎机将所述废弃钙华磨碎；在本发明中，所述磨碎后的废弃钙华的粒径优选为1200～1400μm。本发明优选对所述粗碎后的钙华基料进行除杂，本发明对所述除杂的方式没有特殊要求，采用本领域技术人员所熟知的除杂方式，以能除去所述废弃钙华中非钙华物质即可。在本发明中，所述非钙华物质优选包括砂石、砾石和枯枝中的一种或多种。完成所述除杂后，本发明优选对所述除杂后的产品进行超细加工；本发明对所述超细加工的方式没有特殊要求，采用本领域技术人员所熟知的超细加工方式即可。本发明优选完成所述超细加工后过16～32目筛网，所述筛网的孔径进一步优选为24～28目。
本发明提供的钙华地质用修补剂，以重量份计，以上述技术方案所述钙华基料为基准，包括5～30份的石灰，优选为10～25份，更优选为15～20份。本发明中，所述石灰中的氧化钙和氢氧化钙能够与钙华地质中地表水中的碳酸氢根反应，生成碳酸钙，使得修补剂在使用过程中，强度不断增强，实现对所述钙华基料的颗粒的粘结增强修补效果，提高修补剂的长效性；所生成的碳酸钙还可以充分粘附在被修复缝隙的岩体上，增强修补效果。在本发明中，所述石灰的粒径优选为700～1400μm，进一步优选为500～1000μm。本发明对所述石灰的来源没有特殊要求，采用本领域技术人员所熟知的石灰即可，在本发明的实施例中，采用石灰的市售产品。
本发明提供的钙华地质用修补剂，以重量份计，以上述技术方案所述钙华基料为基准，包括1～5份的石膏，优选为2～3份。在本发明中，所述石膏的吸水后体积膨胀，增强了修补剂对被修补基体的填充效果，并且起到了减少水分下渗的效果。在本发明中，所述石膏的粒径优选为500～1400μm，进一步优选为700～1000μm。在本发明中，所述石膏可以为普通石膏，也可以为改性石膏，优选为高温改性石膏。在本发明中，所述石膏的高温改性过程优选为对普通石灰进行高温煅烧；在本发明中，所述高温煅烧的温度优选为不低于800℃，进一步优选为1000～1500℃，更优选为1300～1400℃；在本发明中，所述高温煅烧的时间优选为不低于30min，进一步优选为40～90min，更优选为65～80min。在本发明中，所述石膏经高温改性后，耐水性进一步提高，提高修补剂的长效性本发明对所述普通石膏的来源没有特殊要求，采用本领域技术人员所熟知的石膏即可，在本发明的实施例中，采用石膏的市售产品。
本发明对上述技术方案所述钙华地质用修补剂的制备方法没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的组合物制备的技术方案即可，具体为：将所述钙华基料、石灰和石膏混合，得到钙华地质用修补剂。本发明对所述混合的方式没有特殊要求，采用本领域技术人员所熟知的物料混合方式即可。在本发明的实施例中所述混合具体采用搅拌的方式混合，所述搅拌的时间优选为20～30min，所述搅拌的功率优选为30～40Kw。
本发明提供了一种钙华地质用修补液，包括上述技术方案所述的修补剂和水。在本发明中，所述修补剂和水的质量比为(85～92)：(8～15)，进一步优选为(88～90)：(10～12)，最优选为89:11。
在本发明中，所述修补液优选采用将所述修补剂和水搅拌的方式混合；在本发明中，所述搅拌的转速优选为150～500rpm，进一步优选为200～400rpm。
本发明提供了上述技术方案所述的修补液在钙华地质边石坝修补中的应用，包括：将所述钙华地质用修补液对钙华地质边石坝进行原位版筑。本发明对所述原位版筑的方式没有特殊要求，采用本领域技术人员所熟知的原位版筑的方式，即以木板为模板，立于拟建墙的两侧面，在模板中间填充所述修补液，用木夯夯实。
本发明还提供了上述技术方案所述的钙华地质用修补液在钙华地质边石坝修补中的应用，包括：将所述钙华地质用修补液压制成砌砖后对钙华地质边石坝进行修补。
在本发明中，所述砌砖优选以下步骤制备得到：
(1)压制所述修补液，得到砌砖初品；
(2)干燥所述步骤(1)得到的砌砖初品，得到砌砖。
在本发明中，所述钙华地质用修补液优选按照上述技术方案所述的修补液进行配制。得到修补液后，本发明对所述修补液进行压制，得到砌砖初品。在本发明中，所述压制的压力优选为5～40MPa，进一步优选为10～30MPa，更优选为15～20MPa。在本发明中，所述压制的时间优选为20～30min，进一步优选为25～28min。本发明对所述压制的具体实施方式没有特殊要求，采用本领域技术人员所熟知的压制方式即可；在本发明的实施例中，所述压制具体采用砌砖用免烧机进行压制。
完成压制后，本发明对所述砌砖初品进行干燥，得到砌砖。在本发明中，所述干燥的温度优选为20～25℃；所述干燥的时间优选为1～3d，进一步优选为2d。在本发明中，所述干燥过程中优选在通风的条件下进行，有助于提高干燥速率且干燥均匀性。
本发明提供了一种钙华地质用修补剂，包括下述重量份的组分：钙华基料65～87份，石灰5～30份和石膏1～5份。本发明采用的钙华基料与被修补地质环境相容性良好，实现对钙华地质原位无损无污染的修补，修复效率高且修复后强度高；石膏的加入，以其在固化过程中的膨胀效果，增加对损坏处的填充，同时石膏的膨胀性促进钙华基料更好地与被修补基体的接触，提高修补效率；并且石膏的膨胀作用促进石灰与水体中的碳酸根反应生成碳酸钙实现对钙华基料颗粒间的胶结作用，进一步促进钙华基料的修补作用；石灰与水中的碳酸根反应生成碳酸钙实现对钙华基料颗粒间的胶结作用，随时间的延长修补剂与被修补地质相容性增加，进一步促进钙华基料对缝隙的修补作用；本发明所提供的钙华地质用修补剂可用于钙华风景区地表彩池边石坝大缝隙的修补，也可用于钙华地质的修补，针对性强。
为了进一步说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的钙华地质用修补剂、修补液及其修补液的应用进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。
下述实施例制备得到的钙华地质用修补剂在室内模拟的钙华地质条件下进行修补测试，完成修补后性能测试按照《土工试验规程》的检测方法进行。
实施例1
按照重量计，修补剂包括75份的钙华粉末、5份的石灰、5份的石膏，其中钙华粉末的粒径为500μm，石灰的粒径为700μm，石膏的粒径为500μm，在搅拌机中将各组分以30kw的功率搅拌20min，得到钙华地质用修补剂。
按照修补剂与水的质量比85：15的比例将修补剂与水混合后以10MPa的压力压制20min，随后在25℃条件下进行3d的通风干燥处理，得到砌砖。室内试验时测得的抗压强度为5MPa。
取钙华地质基块，切割成4cm×4cm×16cm尺寸，将制备得到砌砖也切割出同样的尺寸，进行强度对比，得到钙华块的抗压强度低于3MPa，砌砖的抗压强度为5MPa。
将制备得到的砌砖在静水中完全浸泡，2个月后砌砖没有发生解体，2个月的浸泡完成后，称量砌砖质量，质量仅降低1.5％。
实施例2
按照重量计，修补剂包括87份的钙华粉末、30份的石灰、5份的石膏，其中钙华粉末的粒径为500μm，石灰的粒径为700μm，石膏的粒径为500μm，在搅拌机中将各组分以30kw的功率搅拌20min，得到钙华地质用修补剂。
按照修补剂与水的质量比85：15的比例将修补剂与水混合后以10MPa的压力压制20min，随后在25℃条件下进行3d的通风干燥处理，得到砌砖。室内试验时测得的抗压强度为9MPa。
取钙华地质基块，切割成4cm×4cm×16cm尺寸，将制备得到砌砖也切割出同样的尺寸，进行强度对比，得到钙华块的抗压强度低于3MPa，砌砖的抗压强度为9MPa。
将制备得到的砌砖在静水中完全浸泡，2个月后砌砖没有发生解体，2个月的浸泡完成后，称量砌砖质量，质量仅降低1.8％。
实施例3
按照重量计，修补剂包括75份的钙华粉末、5份的石灰、5份的石膏，其中钙华粉末的粒径为500μm，石灰的粒径为700μm，石膏的粒径为500μm，在搅拌机中将各组分以30kw的功率搅拌20min，得到钙华地质用修补剂。
按照修补剂与水的质量比85：15的比例将修补剂与水混合后以15MPa的压力压制20min，随后在25℃条件下进行3d的通风干燥处理，得到砌砖。室内试验时测得的抗压强度为13MPa。
取钙华地质基块，切割成4cm×4cm×16cm尺寸，将制备得到砌砖也切割出同样的尺寸，进行强度对比，得到钙华块的抗压强度低于3MPa，砌砖的抗压强度为13MPa。
将制备得到的砌砖在静水中完全浸泡，2个月后砌砖没有发生解体，2个月的浸泡完成后，称量砌砖质量，质量仅降低1.65％。
实施例4
按照重量计，修补剂包括85份的钙华粉末、20份的石灰、5份的石膏，其中钙华粉末的粒径为500μm，石灰的粒径为700μm，石膏的粒径为500μm，在搅拌机中将各组分以30kw的功率搅拌20min，得到钙华地质用修补剂。
按照修补剂与水的质量比85：15的比例将修补剂与水混合后以20MPa的压力压制20min，随后在25℃条件下进行3d的通风干燥处理，得到砌砖。室内试验时测得的抗压强度为18MPa。
取钙华地质基块，切割成4cm×4cm×16cm尺寸，将制备得到砌砖也切割出同样的尺寸，进行强度对比，得到钙华块的抗压强度低于3MPa，砌砖的抗压强度为18MPa。
将制备得到的砌砖在静水中完全浸泡，2个月后砌砖没有发生解体，2个月的浸泡完成后，称量砌砖质量，质量仅降低1.5％。
实施例5
按照重量计，修补剂包括78份的钙华粉末、5份的石灰、2份的石膏，其中钙华粉末的粒径为1000μm，石灰的粒径为1400μm，石膏的粒径为1400μm，在搅拌机中将各组分以30kw的功率搅拌20min，得到钙华地质用修补剂。
按照修补剂与水的质量比85：15的比例将修补剂与水混合后以10MPa的压力压制30min，随后在25℃条件下进行3d的通风干燥处理，得到砌砖。室内试验时测得的抗压强度为9MPa。
取钙华地质基块，切割成4cm×4cm×16cm尺寸，将制备得到砌砖也切割出同样的尺寸，进行强度对比，得到钙华块的抗压强度低于3MPa，砌砖的抗压强度为9MPa。
将制备得到的砌砖在静水中完全浸泡，2个月后砌砖没有发生解体，2个月的浸泡完成后，称量砌砖质量，质量仅降低1.2％。
实施例6
按照重量计，修补剂包括73份的钙华粉末、10份的石灰、2份的石膏，其中钙华粉末的粒径为700μm，石灰的粒径为1000μm，石膏的粒径为1400μm，在搅拌机中将各组分以30kw的功率搅拌20min，得到钙华地质用修补剂。
按照修补剂与水的质量比85：15的比例将修补剂与水混合后以40MPa的压力压制20min，随后在25℃条件下进行3d的通风干燥处理，得到砌砖。室内试验时测得的抗压强度为9MPa。
取钙华地质基块，切割成4cm×4cm×16cm尺寸，将制备得到砌砖也切割出同样的尺寸，进行强度对比，得到钙华块的抗压强度低于3MPa，砌砖的抗压强度为9MPa。
将制备得到的砌砖在静水中完全浸泡，2个月后砌砖没有发生解体，2个月的浸泡完成后，称量砌砖质量，质量仅降低1.33％。
实施例7
按照重量计，修补剂包括78份的钙华粉末、15份的石灰、2份的石膏，其中钙华粉末的粒径为500μm，石灰的粒径为700μm，石膏的粒径为500μm，在搅拌机中将各组分以30kw的功率搅拌20min，得到钙华地质用修补剂。
按照修补剂与水的质量比85：15的比例将修补剂与水混合后以20MPa的压力压制20min，随后在25℃条件下进行3d的通风干燥处理，得到砌砖。室内试验时测得的抗压强度为9MPa。
取钙华地质基块，切割成4cm×4cm×16cm尺寸，将制备得到砌砖也切割出同样的尺寸，进行强度对比，得到钙华块的抗压强度低于3MPa，砌砖的抗压强度为9MPa。
将制备得到的砌砖在静水中完全浸泡，2个月后砌砖没有发生解体，2个月的浸泡完成后，称量砌砖质量，质量仅降低0.9％。
实施例8
按照重量计，修补剂包括80份的钙华粉末、15份的石灰、2份的石膏，其中钙华粉末的粒径为500μm，石灰的粒径为700μm，石膏的粒径为500μm，在搅拌机中将各组分以30kw的功率搅拌20min，得到钙华地质用修补剂。
按照修补剂与水的质量比90：10的比例将修补剂与水混合后以20MPa的压力压制30min，随后在20℃条件下进行1d的通风干燥处理，得到砌砖。室内试验时测得的抗压强度为9MPa。
取钙华地质基块，切割成4cm×4cm×16cm尺寸，将制备得到砌砖也切割出同样的尺寸，进行强度对比，得到钙华块的抗压强度低于3MPa，砌砖的抗压强度为9MPa。
将制备得到的砌砖在静水中完全浸泡，2个月后砌砖没有发生解体，2个月的浸泡完成后，称量砌砖质量，质量仅降低1.15％。
实施例9
按照重量计，修补剂包括75份的钙华粉末、15份的石灰、2份的石膏，其中钙华粉末的粒径为1000μm，石灰的粒径为700μm，石膏的粒径为1400μm，在搅拌机中将各组分以30kw的功率搅拌20min，得到钙华地质用修补剂。
按照修补剂与水的质量比92：8的比例将修补剂与水混合后以40MPa的压力压制20min，随后在25℃条件下进行2d的通风干燥处理，得到砌砖。室内试验时测得的抗压强度为8MPa。
取钙华地质基块，切割成4cm×4cm×16cm尺寸，将制备得到砌砖也切割出同样的尺寸，进行强度对比，得到钙华块的抗压强度低于3MPa，砌砖的抗压强度为8MPa。
将制备得到的砌砖在静水中完全浸泡，2个月后砌砖没有发生解体，2个月的浸泡完成后，称量砌砖质量，质量仅降低1.10％。
实施例10
按照重量计，修补剂包括75份的钙华粉末、5份的石灰、5份的石膏，其中钙华粉末的粒径为500μm，石灰的粒径为700μm，石膏的粒径为500μm，在搅拌机中将各组分以30kw的功率搅拌30min，得到钙华地质用修补剂。
按照修补剂与水的质量比85：15的比例将修补剂与水混合后以木板为模板，立于预修补基底的两侧面，在模板中间的空隙填充所述修补剂，用木夯夯实。室内试验时测得的抗压强度为10MPa。
由以上实施例的结果表明，将制备得到砌砖进行2个月的完全浸泡处理后，砌砖没有发生解体，并且浸泡前后，质量差均小于2％，说明按照本申请技术方案得到的砌砖具有良好的耐水蚀性性能。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种钙华地质用修补剂，包括下述重量份的组分：钙华基料65～87份，石灰5～30份和石膏1～5份。
2.根据权利要求1所述的钙华地质用修补剂，其特征在于，所述钙华基料的粒径为500～1000μm。
3.根据权利要求1所述的钙华地质用修补剂，其特征在于，所述石灰的粒径为700～1400μm，所述石膏的粒径为500～1400μm。
4.根据权利要求1或3所述的钙华地质用修补剂，其特征在于，所述石膏为改性石膏。
5.一种钙华地质用修补液，包括权利要求1～4任一项所述的修补剂和水，所述修补剂和水的质量比为(85～92)：(8～15)。
6.权利要求5所述的修补液在钙华地质边石坝修补中的应用，包括：将所述钙华地质用修补液对钙华地质边石坝进行原位版筑。
7.权利要求5所述的钙华地质用修补液在钙华地质边石坝修补中的应用，包括：将所述钙华地质用修补液压制成砌砖后对钙华地质边石坝进行修补。
8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，所述砌砖按照以下步骤制备得到：
(1)压制所述修补液，得到砌砖初品；
(2)干燥所述步骤(2)得到的砌砖初品，得到砌砖。
9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，步骤(1)所述压制的压力为5～40MPa。
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